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{{Elemento/Carbono}}

O '''carbono''' (do [[latim]] ''carbo'', carvão) é um [[elemento químico]], [[Símbolo químico|símbolo]] '''C''' , [[número atômico]] 6 (6 [[próton]]s e 6 [[elétron]]s), [[massa atómica]] 12 [[unidade de massa atómica|u]], [[sólido]] à temperatura ambiente.<ref name="TABPED">{{citar web|url=http://www.tabelaperiodica.hd1.com.br/c.htm|título=Carbono|autor=Neves, Adalberto Felipe da Silva|data=27 de julho de 2011|publicado=Tabelaperiódica|acessodata=31 de janeiro de 2012}}</ref> Dependendo das condições de formação, pode ser encontrado na natureza em diversas formas [[alotropia|alotrópicas]]: carbono [[amorfo]] e [[cristal]]ino, em forma de [[grafite]] ou ainda [[diamante]]. Pertence ao grupo (ou família) 14 (anteriormente chamada IVA).

É o pilar básico da [[química orgânica]], se conhecem cerca de 10 milhões de [[composto orgânico|compostos de carbono]], e forma parte de todos os [[ser vivo|seres vivos]].

== Características principais ==
O carbono é um elemento notável por várias razões. Suas formas [[alotropia|alotrópicas]] incluem, surpreendentemente, uma das substâncias mais frágeis e baratas (o [[grafite]]) e uma das mais rígidas e caras (o [[diamante]]). Mais ainda: apresenta uma grande afinidade para combinar-se quimicamente com outros átomos pequenos, incluindo átomos de carbono que podem formar largas cadeias. O seu pequeno [[raio atómico]] permite-lhe formar cadeias múltiplas; assim, com o [[oxigênio]] forma o [[dióxido de carbono]], vital para o crescimento das [[plantae|plantas]] (ver [[ciclo do carbono]]); com o [[hidrogênio]] forma numerosos compostos denominados, genericamente, [[hidrocarbonetos]], essenciais para a indústria e o transporte na forma de combustíveis derivados de petróleo e gás natural. Combinado com ambos forma uma grande variedade de compostos como, por exemplo, os [[ácidos graxos]], essenciais para a vida, e os [[éster]]es que dão [[flavorizantes|sabor]] às frutas. Além disso, fornece, através do [[Ciclo CNO|ciclo carbono-nitrogênio]], parte da [[energia]] produzida pelo [[Sol]] e outras [[estrela]]s.

== Estados alotrópicos ==
São conhecidas quatro formas [[alotropia|alotrópicas]] do carbono<ref name="BRASILESC">{{citar web|url=http://www.brasilescola.com/quimica/alotropia-carbono.htm|título=Alotropia do Carbono|publicado=Brasilescola|acessodata=31 de janeiro de 2012}}</ref>, além da [[amorfa]]: [[grafite]], [[diamante]], [[fulereno]]s e [[nanotubos de carbono|nanotubos]]. Em [[22 de março]] de [[2004]] se anunciou a descoberta de uma quinta forma alotrópica: ([[Nanoespuma de carbono|nanoespumas]]) [http://www.nature.com/nsu/040322/040322-5.html]. A forma [[amorfa]] é essencialmente grafite, porque não chega a adotar uma estrutura cristalina macroscópica. Esta é a forma presente na maioria dos [[carvão|carvões]] e na [[fuligem]].

À pressão normal, o carbono adota a forma de '''[[grafite]]''' estando cada átomo unido a outros três em um plano composto de células hexagonais; neste estado, 3 [[elétron]]s se encontram em [[orbital|orbitais]] híbridos planos sp² e o quarto em um orbital ''p''.

As duas formas de grafite conhecidas, alfa (hexagonal) e beta (romboédrica), apresentam propriedades físicas idênticas. Os grafites naturais contêm mais de 30% de forma beta, enquanto o grafite sintético contém unicamente a forma alfa. A forma alfa pode transformar-se em beta através de procedimentos mecânicos, e esta recristalizar-se na forma alfa por aquecimento acima de 1000 [[Celsius|°C]].

[[Ficheiro:Diamond and graphite.jpg|thumb|esquerda|120px|Estruturas alotrópicas do diamante e grafite.]]
[[Ficheiro:Fullerene-C60.png|thumb|esquerda|120px|Fulereno-C60.]]

Devido ao deslocamento dos [[elétron]]s do [[orbital|orbital pi]], o grafite é condutor de [[eletricidade]], propriedade que permite seu uso em processos de [[eletrólise]]. O material é frágil e as diferentes camadas, separadas por átomos intercalados, se encontram unidas por [[força de van der Waals|forças de Van der Waals]], sendo relativamente fácil que umas deslizem sobre as outras.

Sob [[pressão|pressões]] elevadas, o carbono adota a forma de '''[[diamante]]''', na qual cada átomo está unido a outros quatro átomos de carbono, encontrando-se os 4 elétrons em orbitais sp³, como nos hidrocarbonetos. O diamante apresenta a mesma estrutura cúbica que o [[silício]] e o [[germânio]], e devido à resistência da [[ligação química]] carbono-carbono, é junto com o [[nitreto de boro]] (BN) a substância mais [[dureza|dura]] conhecida. A transformação em grafite na [[temperatura]] ambiente é tão lenta que é indetectável. Sob certas condições, o carbono [[cristalização|cristaliza]] como [[lonsdaleíta]], uma forma similar ao diamante, porém hexagonal, encontrado nos meteoros.

O orbital híbrido sp¹, que forma [[ligação covalente|ligações covalentes]], só é de interesse na [[química]], manifestando-se em alguns compostos como, por exemplo, o [[acetileno]].

Os '''[[fulereno]]s''' têm uma estrutura similar à do grafite, porém o empacotamento hexagonal se combina com pentágonos (e, possivelmente, heptágonos), o que curva os planos e permite o aparecimento de estruturas de forma [[esfera (geometria)|esférica]], [[elipse|elipsoidal]] e [[cilindro|cilíndrica]]. São constituídos por 60 átomos de carbono apresentando uma estrutura tridimensional similar a uma bola de futebol. As propriedades dos fulerenos não foram determinadas por completo, continuando a serem investigadas.

A esta família pertencem também os '''[[nanotubo]]s''' de carbono, de forma cilíndrica, rematados em seus extremos por hemiesferas (fulerenos). Constituem um dos primeiros produtos industriais da [[nanotecnologia]]. Investiga-se sua aplicabilidade em fios de nanocircuitos e em [[eletrônica molecular]], já que, por ser derivado do grafite, conduz eletricidade em toda sua extensão.Possui ainda, grande aplicabilidade em compostos dinâmicos.

== Aplicações ==
O principal uso industrial do carbono é como componente de [[hidrocarboneto]]s<ref name="INFOESC">{{citar web|url=http://www.infoescola.com/quimica/o-que-sao-hidrocarbonetos/|título=Hidrocarbonetos|autor=Martins, Lucas|data=17 de março de 2007|publicado=Infoescola|acessodata=31 de janeiro de 2012}}</ref>, especialmente os combustíveis como petróleo e gás natural; do primeiro se obtém por [[destilação]] nas [[refinaria]]s [[gasolina]]s, [[querosene]] e [[óleo]]s e, ainda, é usado como matéria-prima para a obtenção de [[plástico]]s, enquanto que o segundo está se impondo como fonte de [[energia]] por sua [[combustão]] mais limpa. Outros usos são:
* O isótopo [[carbono-14]], descoberto em [[27 de fevereiro]] de [[1940]], se usa na [[datação radiométrica]].
* O grafite se combina com [[argila]] para fabricar a parte interna dos [[lápis]].
* O diamante é empregado para a produção de [[jóia]]s e como material de corte aproveitando sua [[dureza]].
* Como elemento de liga principal dos [[aço]]s (ligas de [[ferro]]).
* Em varetas de proteção de [[reator nuclear|reatores nucleares]].
* As pastilhas de carbono são empregadas em [[medicina]] para absorver as toxinas do sistema digestivo e como remédio para a [[flatulência]].
* O carbono ativado se emprega em sistemas de [[filtração]] e purificação da [[água]].
* O Carbono-11, [[radioativo]] com emissão de [[pósitron]] usado no exame [[PET (exame médico)|PET]] em [[medicina nuclear]].
* O [[carvão]] é muito utilizado nas indústrias siderúrgicas, como produtor de [[energia]] e na indústria farmacêutica (na forma de [[carvão ativado]])

As propriedades químicas e estruturais dos fulerenos, na forma de nanotubos, prometem usos futuros no campo da nanotecnologia (ver [[Nanotecnologia do carbono]]).

Os [[diamantóide]]s são minúsculos cristais com [[cristal|forma cristalina]] composta por arranjos de átomos de carbono e também hidrogênio muito semelhante ao [[diamante]]. Os diamantóides são encontrados nos [[hidrocarboneto]]s naturais como [[petróleo]], [[gas natural|gás]] e principalmente em condensados ([[óleo]]s leves do petróleo). Têm importante aplicação na [[nanotecnologia]].

== Abundância ==
O carbono não se criou durante o ''[[Big Bang]]''<ref name="PORTSF">{{citar web|url=http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/origem-dos-elementos-quimicos/origem-dos-elementos-quimicos.php|título=Origem dos Elementos|publicado=Portal São Francisco|acessodata=31 de janeiro de 2012}}</ref> porque havia necessidade da tripla colisão de [[partícula alfa|partículas alfa]] ([[núcleo atómico|núcleos atómicos]] de [[hélio]]), tendo o [[universo]] se expandido e esfriado demasiadamente rápido para que a probabilidade deste acontecimento fosse significativa. Este processo ocorre no interior das [[estrela]]s (na fase «[[Diagrama HR|RH (Rama horizontal)]]»), onde este elemento é abundante, encontrando-se também em outros corpos celestes como nos [[cometa]]s e na [[atmosfera]]s dos [[planeta]]s. Alguns [[meteorito]]s contêm diamantes microscópicos que se formaram quando o [[sistema solar]] era ainda um disco protoplanetário.

Em combinação com outros elementos, o carbono se encontra na atmosfera terrestre e dissolvido na água, e acompanhado de menores quantidades de [[cálcio]], [[magnésio]] e [[ferro]] forma enormes massas [[rocha|rochosas]] ([[calcita]], [[dolomita]], [[mármore]], etc.).

De acordo com estudos realizados pelos cientistas, a estimativa de distribuição do carbono na terra é:

'''Biosfera, oceanos, atmosfera'''.......3,7 x 1018 [[mol]]s

'''Crosta''' 
Carbono orgânico...........................1,1 x 1021 mols 
Carbonatos....................................5,2 x 1021 mols

'''Manto'''..........................................1,0 x 1024 mols

O grafite se encontra em grandes quantidades nos [[Estados Unidos]], [[Rússia]], [[México]], [[Groelândia]] e [[Índia]].

Os diamantes naturais se encontram associados a [[rocha|rochas vulcânicas]] ([[kimberlito]] e [[lamproíto]]). Os maiores depósitos de diamantes se encontram no [[África|continente africano]] ([[África do Sul]], [[Namíbia]], [[Botswana]], [[República do Congo]] e [[Serra Leoa]]). Existem também depósitos importantes no [[Canadá]], [[Rússia]], [[Brasil]] e [[Austrália]].

== Compostos inorgânicos ==
O mais importante [[óxido]] de carbono é o [[dióxido de carbono]] ( CO2 ), um componente minoritário da atmosfera terrestre (na ordem de 0,04% em peso) produzido e usado pelos seres vivos (ver [[ciclo do carbono]]). Em água forma [[ácido carbónico]] ( H2CO3 ) — as bolhas de muitos refrigerantes — que igualmente a outros compostos similares é instável, ainda que através dele possam-se produzir [[íon]]s [[carbonato]]s estáveis por [[ressonância]]. Alguns importantes [[mineral|minerais]], como a [[calcita]] são [[carbonato]]s. As [[rocha carbonática|rochas carbonáticas]] ([[calcário]]s) são um grande reservatório de carbono oxidado na crosta terrestre.

Os outros óxidos são o [[monóxido de carbono]] (CO) e o raro subóxido de carbono (C3O2). O monóxido se forma durante a combustão incompleta de materiais orgânicos, e é [[cor|incolor]] e [[odor|inodoro]]. Como a molécula de CO contém uma tripla ligação, é muito polar, manifestando uma acusada tendência a unir-se a [[hemoglobina]], o que impede a ligação do [[oxigênio]]. Diz-se, por isso, que é um [[asfixia]]nte de substituição. O íon [[cianeto]], ( CN- ), tem uma estrutura similar e se comporta como os íons [[haleto]]s. O carbono, quando combinado com [[hidrogênio]], forma [[carvão]], [[petróleo]] e [[gás natural]] que são chamados de [[hidrocarboneto]]s. O [[metano]] é um hidrocarboneto gasoso, formado por um átomo de carbono e quatro átomos de hidrogênio, muito abundante no interior da terra (manto). O metano também é encontrado em abundância próximo ao fundo dos oceanos e sob as geleiras (''permafrost''), formando hidratos de gás. Os [[vulcão de lama|vulcões de lama]] também emitem enormes quantidades de metano enquanto que os vulcões de magma emitem uma maior quantidade de gás carbônico, que possivelmente é produzido pela oxidação do metano.

Com [[Metal|metais]], o carbono forma tanto [[carbeto]]s como [[carbeto|acetiletos]], ambos muito [[ácido]]s. Apesar de ter uma [[eletronegatividade]] alta, o carbono pode formar carbetos covalentes, como é o caso do [[carbeto|carbeto de silício]] (SiC), cujas propriedades se assemelham às do [[diamante]].

== Isótopos ==
{{AP|[[Isótopos de carbono]]}}

Em [[1961]] a [[IUPAC]] adotou o [[isótopo]] 12C como base para a determinação da [[massa atómica]] dos [[elemento químico|elementos químicos]].

O [[carbono-14]] é um [[radioisótopo]] com uma [[meia-vida]] de 5715 anos que se emprega de forma extensiva na datação de espécimes orgânicos.<ref name="QNESC">{{citar web|url=http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc16/v16_A03.pdf|título=A Química do Tempo: Carbono 14|autor=Farias, Robson Fernandes de|data=19 de fevereiro de 2002|publicado=Revista Química Nova na Escola|acessodata=31 de janeiro de 2012}}</ref>

Os isótopos naturais e estáveis do carbono são o 12C (98,89%) e o 13C (1,11%). As relações entre esses isótopos são expressas baseadas nas proporções encontradas no padrão inorgânico VPDB (''Vienna Pee Dee Belemnite''). O valor isotópico da proporção entre 12C/13C encontrado na [[atmosfera|atmosfera terrestre]] é da ordem de -8‰ (por mil). Esse valor é negativo pelo fato de que o padrão utilizado (VPDB), por ser um carbonato inorgânico, possui uma quantidade maior de 13C que a grande maioria dos compostos orgânicos e da atmosfera.

A maioria das [[plantae|plantas]], denominadas plantas de ciclo metabólico [[C3]], apresentam valores isotópicos de carbono que variam entre -22 e -30‰; entretanto as plantas com o ciclo metabólico do tipo [[C4]], como algumas gramineas por exemplo, apresentam valores mais enriquecidos em 13C, da ordem de -6 a -12‰. Essa diferença de dá devido às diferenças na apreensão de CO2 durante esses dois distintos tipos de processos metabólicos que ocorrem na [[fotossíntese]].
Um terceiro grupo, constituído pelas plantas de metabolismo CAM (ciclo do ácido crassuláceo), apresenta valores entre cerca de -12 e -26‰, já que ambos os ciclos C3 e C4 são possíveis nessas plantas, influenciados por fatores ambientais.
A proporção ente os isótopos 12C e 13C é também um importante marcador químico de porcessos metabólicos de plantas e animais sendo também utilizado amplamentes em estudos ambientais, ecológicos e de cadeias tróficas de humanos e animais, atuais e pre-históricos, jutamente com os isótopos de [[nitrogênio]] (14N/15N) e [[oxigênio]] (16O/18O) dentre outros.

== Precauções ==
Os compostos de carbono têm uma ampla variação de [[veneno|toxicidade]]. O [[monóxido de carbono]], presente nos gases de escape dos motores de combustão e o [[cianeto]] (CN) são extremamente [[tóxico]]s para os [[mamífero]]s e, entre eles, os seres humanos. Os [[gas]]es orgânicos [[Etileno|eteno]], [[Acetileno|etino]] e [[metano]] são [[explosivo]]s e [[combustão|inflamáveis]] em presença de ar. Muitos outros [[química orgânica|compostos orgânicos]] não são tóxicos, pelo contrário, são essenciais para a vida.

== Utilização ==
O principal uso industrial do carbono é como componente de hidrocarbonetos, especialmente os combustíveis como petróleo e gás natural; do primeiro se obtém por destilação nas refinarias gasolinas, querosene e óleos e, ainda, é usado como matéria-prima para a obtenção de plásticos, enquanto que o segundo está se impondo como fonte de energia por sua combustão mais limpa. Recentemente tem sido considerado um dos elementos principais para o desenvolvimento da [[eletrônica molecular]] ou moletrônica.

{{referências}}
== {{Ver também}} ==
* [[Metano]]
* [[Ciclo do carbono]]
* [[Nanotecnologia do carbono]]
* [[Classificação dos átomos de carbono]]

== {{Ligações externas}} ==
{{Commons|Carbon}}
{{Wiktionary1|Carbono}}
* [http://www.webelements.com/webelements/elements/text/C/index.html WebElements.com - Carbono]
* [http://environmentalchemistry.com/yogi/periodic/C.html EnvironmentalChemistry.com - Carbono]
* [http://education.jlab.org/itselemental/ele006.html It's Elemental - Carbono]
* [http://www.vincentherr.com/cf/ Fullerenos y otros estados alotrópicos]; modelos realizados por Vincent Herr.
* [http://enciclopedia.us.es/index.php/Carbono Enciclopdeia Libre]
* [http://www.carbon.es.tt el carbon en la vida cotidina]
{{Portal-química}}

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[[Categoria:Elementos químicos]]

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